KR20180104610A - Composite Substrate and Manufacturing Method of Composite Substrate - Google Patents
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Abstract
압전 재료층과 지지 기판의 첩합에 있어서 충분한 접합 강도가 얻어지는 복합 기판 및 복합 기판의 제조 방법을 제공한다. 본 발명은 제1원소를 주성분으로 하는 단결정 지지 기판과, 단결정 지지 기판 상에 설치되고, 제2원소(산소를 제외한다)를 주성분으로 하는 산화물 단결정층과, 단결정 지지 기판과 산화물 단결정층 사이에 설치되고, 제1원소, 제2원소 및 Ar을 포함하는 비정질층을 구비한 복합 기판으로서, 비정질층은 제1원소의 비율이 제2원소의 비율보다 높게 되는 제1비정질 영역과, 제2원소의 비율이 제1원소의 비율보다 높게 되는 제2비정질 영역을 가지고, 제1비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도는 제2비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도보다 높고, 또한 3원자% 이상인 것을 특징으로 한다.A composite substrate and a method for producing a composite substrate in which a sufficient bond strength can be obtained in the bonding of the piezoelectric material layer and the support substrate. The present invention provides a single crystal substrate comprising a single crystal supporting substrate comprising a first element as a main component, an oxide single crystal layer provided on the single crystal supporting substrate and containing a second element (excluding oxygen) as a main component, A first element, a second element, and an amorphous layer including Ar, wherein the amorphous layer has a first amorphous region in which the ratio of the first element is higher than a ratio of the second element, Of the first amorphous region is higher than the ratio of the first element, and the concentration of Ar contained in the first amorphous region is higher than the concentration of Ar contained in the second amorphous region and is 3 at% or more do.
Description
본 발명은 표면 탄성파(SAW) 디바이스 등에 이용되는 복합 기판 및 복합 기판의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite substrate used for a surface acoustic wave (SAW) device or the like and a method for manufacturing a composite substrate.
근년, 스마트폰으로 대표되는 이동 통신의 시장에 있어서 통신량이 급격하게 증대하고 있다. 이것에 대응하기 위해, 필요한 밴드수를 증가시킴과 아울러, 필연적으로 각종 부품의 소형화, 고성능화가 중요하게 되고 있다.BACKGROUND ART In recent years, the amount of communication in the mobile communication market represented by smart phones has been rapidly increasing. In order to cope with this, it is important to increase the number of necessary bands, and inevitably to miniaturize various components and improve their performance.
일반적인 압전 재료인 탄탈산리튬(Lithium Tantalate： LT로 약칭되는 경우도 있음)이나 니오브산리튬(Lithium Niobate： LN으로 약칭되는 경우도 있음)은 표면 탄성파(SAW) 디바이스의 재료로서 널리 이용되고 있다. 이들 재료는 큰 전기 기계 결합 계수를 가지고, 광대역화가 가능한 반면, 온도 안정성이 낮고, 온도 변화에 따라 대응할 수 있는 주파수가 쉬프트(shift)해 버린다고 하는 문제점을 가진다. 이것은 탄탈산리튬이나 니오브산리튬이 매우 높은 열팽창 계수를 가지는 것에 기인한다.Lithium tantalate (sometimes abbreviated as LT) or lithium niobate (abbreviated as LN), which is a general piezoelectric material, is widely used as a material of a surface acoustic wave (SAW) device. These materials have a large electromechanical coupling coefficient and are capable of broadening the bandwidth, but have a problem that the temperature stability is low and the frequencies that can cope with the temperature shift are shifted. This is because lithium tantalate or lithium niobate has a very high thermal expansion coefficient.
이 문제를 저감하기 위해, 탄탈산리튬이나 니오브산리튬에, 보다 작은 열팽창 계수를 가지는 재료, 구체적으로는 사파이어를 첩합(貼合)하고, 탄탈산리튬이나 니오브산리튬의 웨이퍼를 연삭 등으로 수㎛~수십㎛로 박화함으로써, 열팽창을 억제하여 온도 특성을 개선하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면 비특허문헌 1 참조). 또, 열팽창 계수가 더 작은 실리콘과의 첩합도 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).In order to reduce this problem, a material having a smaller coefficient of thermal expansion, specifically, sapphire, is laminated to lithium tantalate or lithium niobate, and a lithium tantalate or lithium niobate wafer is subjected to grinding or the like (See, for example, Non-Patent Document 1). In this method, the thermal expansion is suppressed to improve the temperature characteristics. In addition, it has also been proposed to form an adhesion with silicon having a smaller thermal expansion coefficient (see, for example, Patent Document 1).
그러나, 이들 재료는 첩합한 후에 열처리를 하여 결합 강도를 올리려고 하면 양 기판의 팽창 계수의 차에 의해 기판의 휨이나 벗겨짐, 깨짐 등이 생겨 버리는 것이 알려져 있다. 이 문제를 회피하기 위해, 붙인 직후에 높은 결합 강도가 얻어지는 상온 접합이 제안되어 있다(예를 들면 비특허문헌 2 참조). 이 방법에서는 고진공하에 있어서 첩합하는 기판에 아르곤(Ar) 빔을 조사하여, 표면을 활성화하고, 그대로 붙인다고 하는 방법이다.However, it is known that these materials are bent, peeled, or cracked due to the difference in the expansion coefficient of both substrates when the bonding strength is increased by heat treatment after bonding. In order to avoid this problem, there has been proposed a room temperature bonding in which a high bonding strength can be obtained immediately after bonding (see, for example, Non-Patent Document 2). In this method, an argon (Ar) beam is irradiated to a substrate to be bonded under a high vacuum, and the surface is activated and adhered as it is.
그렇지만, 상기와 같은 상온에 의한 접합 방법에서는 실온에서 높은 접합 강도를 얻을 수 있다고 하는 특징은 있지만, 이와 같이 하여 얻어진 복합 기판에서도 충분한 접합 강도를 얻을 수 없는 경우도 많다. 이 때문에 디바이스 제작의 도중 등에서 벗겨짐을 일으켜 버릴 가능성이 있다. 또, 장기 신뢰성의 관점에서도 보다 완전한 접합성이 요구된다.However, although the bonding method using the room temperature as described above has a feature that high bonding strength can be obtained at room temperature, there are many cases in which sufficient bonding strength can not be obtained even in the composite substrate thus obtained. Therefore, there is a possibility that peeling may occur during the production of the device. In addition, from the viewpoint of long-term reliability, more complete bonding property is required.
본 발명의 목적은 압전 재료층과 지지 기판의 첩합에 있어서 충분한 접합 강도를 얻을 수 있는 복합 기판 및 복합 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a composite substrate and a method of manufacturing a composite substrate capable of achieving a sufficient bonding strength in bonding of a piezoelectric substrate and a support substrate.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 제1원소를 주성분으로 하는 단결정 지지 기판과, 단결정 지지 기판 상에 설치되고, 제2원소(산소를 제외한다)를 주성분으로 하는 산화물 단결정층과, 단결정 지지 기판과 산화물 단결정층 사이에 설치되고, 제1원소, 제2원소 및 Ar을 포함하는 비정질층을 구비한 복합 기판으로서, 비정질층은 제1원소의 비율이 제2원소의 비율보다 높게 되는 제1비정질 영역과, 제2원소의 비율이 제1원소의 비율보다 높게 되는 제2비정질 영역을 가지고, 제1비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도는 제2비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도보다 높고, 또한 3원자% 이상인 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a single crystal supporting substrate having a first element as a main component; an oxide single crystal layer provided on the single crystal supporting substrate and containing a second element (excluding oxygen) 1. A composite substrate provided between a substrate and an oxide single crystal layer and including an amorphous layer including a first element, a second element and Ar, wherein the amorphous layer has a ratio of the first element to a ratio of the first element Wherein the concentration of Ar contained in the first amorphous region is higher than the concentration of Ar contained in the second amorphous region and the concentration of Ar contained in the first amorphous region is higher than the concentration of Ar contained in the second amorphous region, 3 atomic% or more.
이러한 구성에 의하면, 비정질층에 포함되는 Ar의 편석 및 농도에 의해, 단결정 지지 기판과 산화물 단결정층의 접합 강도를 높일 수가 있다.According to this structure, the bonding strength between the single crystal supporting substrate and the oxide single crystal layer can be increased by the segregation and concentration of Ar contained in the amorphous layer.
본 발명의 복합 기판에 있어서, 제2비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도는 3원자% 미만이어도 좋다. 이에 의해 단결정 지지 기판과 산화물 단결정층의 가일층의 접합 강도의 향상을 도모할 수가 있다.In the composite substrate of the present invention, the concentration of Ar contained in the second amorphous region may be less than 3 atom%. As a result, it is possible to improve the bonding strength of a single layer of the single crystal supporting substrate and the oxide single crystal layer.
본 발명의 복합 기판에 있어서, 단결정 지지 기판은 실리콘 단결정 기판 및 사파이어 단결정 기판으로 이루어지는 군에서 선택된 하나를 포함하고 있어도 좋다. 또, 산화물 단결정층은 탄탈산리튬 및 니오브산리튬으로 이루어지는 군에서 선택된 하나를 포함하고 있어도 좋다. 또, 산화물 단결정층의 두께는 50㎛ 이하여도 좋다. 이에 의해 박막의 압전 디바이스에 대응할 수가 있다. 또, 산화물 단결정층은 단일 분극으로 하면 좋다. 이에 의해 복합 기판을 표면 탄성파 소자로서 매우 적합하게 사용할 수가 있다.In the composite substrate of the present invention, the single crystal supporting substrate may include one selected from the group consisting of a silicon single crystal substrate and a sapphire single crystal substrate. The oxide single crystal layer may contain one selected from the group consisting of lithium tantalate and lithium niobate. The thickness of the oxide single crystal layer may be 50 占 퐉 or less. Thus, it is possible to cope with a piezoelectric device of a thin film. The oxide single crystal layer may be a single polarization. Thereby, the composite substrate can be suitably used as a surface acoustic wave element.
본 발명의 복합 기판의 제조 방법은, 제1원소를 주성분으로서 포함하는 단결정 지지 기판의 표면 및 제2원소(산소를 제외한다)를 주성분으로 하는 산화물 단결정 기판의 각각의 표면을 Ar에 의해 활성화하는 공정과, Ar에 의해 활성화된 단결정 지지 기판의 표면과 Ar에 의해 활성화된 산화물 단결정 기판의 표면을 첩합하여, 단결정 지지 기판과 산화물 단결정 기판 사이에 제1원소, 제2원소 및 Ar을 포함하는 비정질층을 형성하는 공정과, 산화물 단결정 기판의 두께를 얇게 하여 산화물 단결정층을 형성하는 공정과, 열처리 공정을 구비하고, 비정질층은 제1원소의 비율이 제2원소의 비율보다 높게 되는 제1비정질 영역과, 제2원소의 비율이 제1원소의 비율보다 높게 되는 제2비정질 영역을 가지고, 열처리 공정은 제1비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도를 제2비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도보다 높게, 또한 3원자% 이상으로 하는 것을 포함한다.In the method for manufacturing a composite substrate of the present invention, each surface of an oxide single crystal substrate having as a main component a surface of a single crystal supporting substrate containing a first element as a main component and a second element (excluding oxygen) is activated by Ar And a step of mixing the surface of the single crystal supporting substrate activated by Ar with the surface of the single crystal oxide substrate activated by Ar to form an amorphous phase containing the first element, the second element, and Ar between the single crystal supporting substrate and the oxide single crystal substrate A step of forming an oxide single crystal layer by reducing the thickness of the oxide single crystal substrate; and a heat treatment step, wherein the amorphous layer includes a first amorphous layer in which the ratio of the first element is higher than that of the second element And a second amorphous region in which the ratio of the second element is higher than the ratio of the first element. In the heat treatment step, the concentration of Ar contained in the first amorphous region is set to a second Above the concentration of Ar contained in the amorphous region, and further comprises at least 3 atomic%.
이러한 구성에 의하면, 비정질층에 포함되는 Ar의 편석 및 농도에 의해, 단결정 지지 기판과 산화물 단결정층의 접합 강도를 높인 복합 기판을 제조할 수가 있다.According to such a configuration, a composite substrate having increased bonding strength between the single crystal supporting substrate and the oxide single crystal layer can be produced by the segregation and concentration of Ar contained in the amorphous layer.
본 발명의 복합 기판의 제조 방법에 있어서, 열처리 공정은 제2비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도를 3원자% 미만으로 하는 것을 포함하고 있어도 좋다. 이에 의해 단결정 지지 기판과 산화물 단결정층의 접합 강도를 더 향상시킨 복합 기판을 제조할 수가 있다.In the method for manufacturing a composite substrate of the present invention, the heat treatment step may include the step of setting the concentration of Ar contained in the second amorphous region to less than 3 atomic%. As a result, a composite substrate in which the bonding strength between the single crystal supporting substrate and the oxide single crystal layer is further improved can be produced.
본 발명의 복합 기판의 제조 방법에 있어서, 열처리 공정은 비정질층을 150℃ 이상으로 가열하는 것을 포함하고 있어도 좋다. 이에 의해 비정질층에 포함되는 Ar을, 단결정 지지 기판과 산화물 단결정층의 접합 강도를 높일 수가 있는 편석 및 농도로 할 수 있다.In the method for producing a composite substrate of the present invention, the heat treatment step may include heating the amorphous layer to 150 DEG C or higher. As a result, Ar contained in the amorphous layer can be set to a segregation and concentration capable of increasing the bonding strength between the single crystal supporting substrate and the oxide single crystal layer.
본 발명의 복합 기판의 제조 방법에 있어서, 단결정 지지 기판은 실리콘 단결정 기판 및 사파이어 단결정 기판으로 이루어지는 군에서 선택된 하나를 포함하고 있어도 좋다. 또, 산화물 단결정층은 탄탈산리튬 및 니오브산리튬으로 이루어지는 군에서 선택된 하나를 포함하고 있어도 좋다. 또, 산화물 단결정층의 두께는 50㎛ 이하여도 좋다. 이에 의해 박막의 압전 디바이스에 대응할 수가 있다.In the method of manufacturing a composite substrate of the present invention, the single crystal supporting substrate may include one selected from the group consisting of a silicon single crystal substrate and a sapphire single crystal substrate. The oxide single crystal layer may contain one selected from the group consisting of lithium tantalate and lithium niobate. The thickness of the oxide single crystal layer may be 50 占 퐉 or less. Thus, it is possible to cope with a piezoelectric device of a thin film.
본 발명의 복합 기판의 제조 방법에 있어서, 단결정 지지 기판과 산화물 단결정층을 첩합하기 전에, 산화물 단결정층의 소정 깊이에 이온주입을 하는 공정을 더 구비하고, 산화물 단결정층의 두께를 얇게 하는 공정은 이온주입된 위치에서 산화물 단결정 기판의 일부를 박리하는 것을 포함하고 있어도 좋다. 이에 의해 이온주입된 위치에서 산화물 단결정층의 일부를 박리하여 박막의 산화물 단결정층을 포함하는 복합 기판을 제조할 수가 있다.In the method of manufacturing a composite substrate according to the present invention, the step of ion implanting the oxide single crystal layer at a predetermined depth before the single crystal supporting substrate and the oxide single crystal layer are bonded may be further included, and the step of thinning the oxide single crystal layer And peeling off a part of the oxide single crystal substrate at the ion implanted position. Thereby, a part of the oxide single crystal layer is peeled at the ion-implanted position, so that a composite substrate including a thin oxide single crystal layer can be manufactured.
본 발명의 복합 기판의 제조 방법에 있어서, 산화물 단결정 기판은 단일 분극으로 하면 좋다. 또, 복합 기판의 상기 산화물 단결정층을 단일 분극화하는 공정을 더 구비하도록 해도 좋다. 이들 수법에 의해 산화물 단결정층을 단일 분극으로 함으로써, 본 발명의 복합 기판의 제조 방법으로 제조한 복합 기판을 표면 탄성파 소자로서 매우 적합하게 사용할 수가 있다.In the method for manufacturing a composite substrate of the present invention, the oxide single crystal substrate may be a single polarization. It is also possible to further include a step of unifonning the oxide single crystal layer of the composite substrate with a single polarization. By these methods, by making the oxide single crystal layer a single polarization, the composite substrate produced by the method for producing a composite substrate of the present invention can be suitably used as a surface acoustic wave element.
도 1은 본 실시 형태에 관한 복합 기판을 예시하는 모식 단면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 복합 기판의 단면 사진이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 복합 기판의 제조 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 필(peel) 테스트에 의해 미소한 막 벗겨짐이 생긴 복합 기판의 광학 현미경 사진이다.
도 5는 열처리를 행한 후의 복합 기판의 단면 TEM 사진이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 열처리 전후에서의 비정질층 상태를 나타내는 단면 TEM 사진이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a composite substrate according to the present embodiment.
2 is a cross-sectional photograph of the composite substrate according to the embodiment.
3 is a flow chart illustrating a method of manufacturing the composite substrate according to the embodiment.
4 (a) and 4 (b) are optical microscope photographs of a composite substrate in which a minute film peeling occurred by a peel test.
5 is a cross-sectional TEM photograph of the composite substrate after heat treatment.
6 (a) and 6 (b) are cross-sectional TEM images showing the state of the amorphous layer before and after the heat treatment.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 한 번 설명한 부재에 대해서는 적당히 그 설명을 생략한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals, and a description thereof will be appropriately omitted.
〔복합 기판의 구성〕[Composition of Composite Substrate]
도 1은 본 실시 형태에 관한 복합 기판을 예시하는 모식 단면도이다. 또, 도 2는 본 실시 형태에 관한 복합 기판의 단면 사진이다. 도 2에 나타내는 단면 사진은 TEM상이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a composite substrate according to the present embodiment. 2 is a cross-sectional photograph of the composite substrate according to this embodiment. The cross-sectional photograph shown in Fig. 2 is a TEM image.
본 실시 형태에 관한 복합 기판(1)은 제1원소를 주성분으로 하는 단결정 지지 기판(10)과, 제2원소(산소를 제외한다)를 주성분으로 하는 산화물 단결정층(20)과, 단결정 지지 기판(10)과 산화물 단결정층(20) 사이에 설치되는 예를 들면 비정질층(30)을 구비한다.The
단결정 지지 기판(10)은 복합 기판(1)에 있어서 박막인 산화물 단결정층(20)을 지지하는 기판이다. 단결정 지지 기판(10)의 열팽창 계수는 산화물 단결정층(20)의 열팽창 계수보다 작다. 단결정 지지 기판(10)에는 실리콘 단결정 기판 및 사파이어 단결정 기판으로 이루어지는 군에서 선택된 하나가 이용된다. 본 실시 형태에서는 단결정 지지 기판(10)으로서 실리콘 단결정 기판을 이용하는 경우를 예로 한다. 실리콘 단결정 기판을 이용하는 경우, 제1원소는 실리콘(Si)이다.The single
산화물 단결정층(20)은 단결정 지지 기판(10) 상에 설치된다. 산화물 단결정층(20)은 단결정 지지 기판(10)에 의해 지지되는 박막상의 압전 재료막이다. 산화물 단결정층(20)은 연마나 일부 박리 등에 의해 수㎛~수십㎛의 두께로 되어 있다. 산화물 단결정층(20)은 단일 분극으로 되어 있으면 좋다.The oxide
산화물 단결정층(20)에는 탄탈산리튬 및 니오브산리튬으로 이루어지는 군에서 선택된 하나가 포함된다. 본 실시 형태에서는 산화물 단결정층(20)으로서 탄탈산리튬을 이용하는 경우를 예로 한다. 탄탈산리튬을 이용하는 경우, 제2원소는 탄탈(Ta)이다.The oxide
비정질층(30)은 제1원소, 제2원소 및 Ar을 포함한다. 비정질층(30)은 단결정 지지 기판(10)과 산화물 단결정층(20)의 첩합시에 첩합의 계면 근방에 형성된다. 단결정 지지 기판(10)으로서 실리콘 단결정 기판, 산화물 단결정층(20)으로서 탄탈산리튬을 이용한 경우, 첩합의 계면 근방에는 Si와 Ta의 비정질 영역이 형성되고, 이 비정질 영역 내에 Ar이 포함된다. 또한, Ar은 후술하는 복합 기판의 제조 방법에 있어서, 단결정 지지 기판(10) 및 산화물 단결정층(20)의 각각 첩합면에 Ar에 의해 활성화했을 때의 Ar이다.The
첩합의 계면 근방에 설치되는 비정질층(30)은 제1원소(예를 들면 Si)의 비율이 제2원소(예를 들면 Ta)의 비율보다 높게 되는 제1비정질 영역(31)과, 제2원소(예를 들면 Ta)의 비율이 제1원소(예를 들면 Si)의 비율보다 높게 되는 제2비정질 영역(32)을 가진다. 제1비정질 영역(31)과 제2비정질 영역(32)의 경계가 첩합의 계면으로 된다.The
도 2의 단면 TEM상에 나타내는 point1~point5에 있어서, 단면 TEM상의 취득과 동시에 극미 전자선 회절을 실시한 결과로부터, point2, point3 및 point4는 비정질화하고 있는 것을 알 수 있었다. 따라서, point2, point3 및 point4를 포함하는 층의 영역은 비정질층(30)으로 된다.Point 2, point 3, and point 4 are amorphized from
표 1은 도 2의 단면 TEM상에 나타내는 point1~point5의 각 점의 조성 분석을 EDX(에너지 분산형 X선 분석)로 행한 결과이다. 또한, 대상 원소는 산소(O), Si, Ar, Ta의 넷이다. 또, 표 1에 나타내는 조성 분석은 단결정 지지 기판(10)과 산화물 단결정층(20)을 상온 접합한 후 열처리 전의 상태(Ar을 편석시키기 전)이다.Table 1 shows the results of EDX (energy dispersive X-ray analysis) analysis of the composition of
표 1에 나타내듯이, point1에는 Si는 포함되지 않고, point5에는 Ta는 포함되지 않는다. 또, point2에서는 제2원소인 Ta의 비율이 제1원소인 Si의 비율보다 높게 되어 있다. 한편, point3에서는 제1원소인 Si의 비율이 제2원소인 Ta의 비율보다 높게 되어 있다. 즉, point2와 point3 사이에 Si의 농도가 급격히 변화하고 있는 것을 알 수 있고, 여기가 첩합의 계면이라고 생각된다.As shown in Table 1, Si is not included in
또, 비정질층(30)인 point3의 영역은 제1원소(Si)의 비율이 제2원소(Ta)의 비율보다 높게 되는 제1비정질 영역(31)이고, point2의 영역은 제2원소(Ta)의 비율이 제1원소(Si)의 비율보다 높게 되는 제2비정질 영역(32)이다.The region of point 3 which is the
또, 단결정 지지 기판(10)과 산화물 단결정층(20)의 첩합에 의해 비정질층(30)이 형성되는 원인은, 표면의 활성화에 이용한 Ar이 결정 중에 잔존하여 그대로 받아들여지기 때문이라고 생각된다. 표 1에 나타내듯이, 단결정 지지 기판(10)과 산화물 단결정층(20)을 첩합한 직후는 point1~point5까지 Ar이 넓고 얇게 분포하고 있는 것을 알 수 있다.It is considered that the reason why the
한편, 첩합 후에 열처리를 함으로써 Ar은 편석한다. 본원 발명자는 비정질층(30)에 포함되는 Ar의 편석 및 농도에 의해, 단결정 지지 기판(10)과 산화물 단결정층(20)의 접합 강도를 높일 수가 있는 것을 알아냈다. 접합 강도를 높일 수가 있는 Ar의 편석 및 농도에 대해서는 후술한다.On the other hand, Ar is segregated by heat treatment after bonding. The present inventors have found that the bonding strength between the single
〔복합 기판의 제조 방법〕[Method for producing composite substrate]
도 3은 본 실시 형태에 관한 복합 기판의 제조 방법을 예시하는 흐름도이다.3 is a flow chart illustrating a method of manufacturing the composite substrate according to the embodiment.
먼저, 스텝 S101에 나타내듯이, 단결정 지지 기판(10)과 산화물 단결정 기판을 준비한다. 단결정 지지 기판(10)에는 실리콘 단결정 기판 및 사파이어 단결정 기판으로 이루어지는 군에서 선택된 하나가 이용된다. 본 실시 형태에서는 단결정 지지 기판으로서 실리콘 단결정 기판(예를 들면 실리콘 단결정 웨이퍼)을 이용하는 경우를 예로 한다. 또, 산화물 단결정 기판에는 탄탈산리튬 및 니오브산리튬으로 이루어지는 군에서 선택된 하나가 포함된다. 여기서 이용하는 산화물 단결정층은 단일 분극으로 되어 있으면 좋다. 본 실시 형태에서는 탄탈산리튬 기판(예를 들면 탄탈산리튬 웨이퍼)을 이용하는 경우를 예로 한다.First, as shown in step S101, a single
실리콘 단결정 웨이퍼 및 탄탈산리튬 웨이퍼의 각각의 표면은 평탄화되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 양 웨이퍼의 표면 거칠기를 RMS로 1.0nm 이하로 해 둔다.It is preferable that the surfaces of the silicon single crystal wafer and the lithium tantalate wafer are planarized. For example, the surface roughness of both wafers is set to 1.0 nm or less by RMS.
다음에, 스텝 S102에 나타내듯이, Ar에 의한 활성화를 행한다. 즉, 실리콘 단결정 웨이퍼 및 탄탈산리튬 웨이퍼의 각각의 첩합을 행하는 표면을 Ar에 의해 활성화한다. 예를 들면, 고진공하의 Ar 분위기 중에서 양 웨이퍼의 표면을 활성화 처리한다.Next, as shown in step S102, activation by Ar is performed. That is, the surface of each of the silicon single crystal wafer and the lithium tantalate wafer to be bonded is activated by Ar. For example, the surface of both wafers is activated in an Ar atmosphere under a high vacuum.
다음에, 스텝 S103에 나타내듯이, 첩합을 행한다. 앞의 스텝 S102에서 Ar에 의해 활성화된 실리콘 단결정 웨이퍼 및 탄탈산리튬 웨이퍼의 서로의 면을 첩합한다. 표면은 활성화되어 있기 때문에 상온에서의 접합이 가능하게 된다. 이 첩합에 의해 실리콘 단결정 웨이퍼와 탄탈산리튬 웨이퍼의 첩합면의 근방에는 비정질층(30)(제1비정질 영역(31) 및 제2비정질 영역(32))이 형성된다.Next, as shown in step S103, the collation is performed. The surfaces of the silicon single crystal wafer and the lithium tantalate wafer activated by Ar are bonded in step S102. Since the surface is activated, bonding at room temperature becomes possible. By this bonding, the amorphous layer 30 (the first
다음에, 스텝 S104에 나타내듯이, 산화물 단결정층(20)을 형성하는 처리를 행한다. 즉, 탄탈산리튬 웨이퍼를 연삭 및 연마하여, 소망의 두께(예를 들면 50㎛ 이하)로 하여, 박막화한 산화물 단결정층(탄탈산리튬층)(20)을 형성한다.Next, as shown in step S104, a process for forming the oxide
다음에, 스텝 S105에 나타내듯이, 열처리를 행한다. 이 열처리에 의해 Ar의 편석을 행한다. 구체적으로는 제1비정질 영역(31)에 포함되는 Ar의 농도를 제2비정질 영역(32)에 포함되는 Ar의 농도보다 높게, 또한 3원자% 이상으로 한다. 이러한 처리에 의해 복합 기판(1)이 완성된다.Next, as shown in step S105, heat treatment is performed. The segregation of Ar is carried out by this heat treatment. Concretely, the concentration of Ar contained in the first
본원 발명자는 이러한 복합 기판(1) 및 그 제조 방법에 있어서 여러 가지 실험을 행한 결과, 비정질층(30) 중의 불순물로 되는 Ar을 열처리에 의해 단결정 지지 기판(10)측에 편석시킴으로써, 강고한 결합 강도를 얻을 수 있다고 하는 새로운 지견(知見)을 얻었다.As a result of various experiments in the
이때 첩합 계면 근방의 실리콘 단결정 웨이퍼측의 Ar 농도가 3원자% 이상, 그 이외의 개소에서는 3원자% 미만으로 되는 것이, 보다 강고한 결합을 얻기 위한 최적 조건인 것이 판명되었다.At this time, it has been found that the Ar concentration on the side of the silicon single crystal wafer near the bonding interface is 3 atomic% or more, and that in other portions is less than 3 atomic%, which is the optimum condition for obtaining stronger bonding.
Ar을 이와 같이 편석시킴으로써 강고한 결합이 얻어지는 이유의 하나로서 다음과 같은 것이 생각된다. 즉, Ar과 같이 결합수(手)를 갖지 않는 원소는 계면에 국부적으로 존재하면 계면의 막 벗겨짐을 일으킬 가능성이 있다. Ar을 비교적 불순물을 함유하기 쉬운 Si측에 편석시킴으로써, 계면의 결합 강도를 증가시킬 수가 있다고 생각된다. 이때의 열처리 온도나 시간 등은 정의하는 것은 어렵지만, 일례로서 비교적 고온(예를 들면 250℃ 이상 550℃ 이하 정도)에서 단시간 행하는 것도 가능하고, 비교적 저온(예를 들면 150℃ 이상 250℃ 이하 정도)에서 매우 긴 시간(예를 들면 24시간 정도) 행하는 것도 가능하다.One of the reasons why strong bonding can be obtained by segregating Ar as described above is considered as follows. That is, when an element having no binding (hand) such as Ar exists locally at the interface, there is a possibility that peeling of the interface may occur. It is considered that the bonding strength of the interface can be increased by segregating Ar on the Si side which is relatively likely to contain impurities. For example, the heat treatment temperature and time may be defined as a relatively low temperature (for example, about 150 DEG C or more and about 250 DEG C or less) at a relatively high temperature (for example, about 250 DEG C to about 550 DEG C) (For example, about 24 hours).
이 방법은 연삭·연마에 의한 박화뿐만 아니라 이온주입 박리법에 의해 얻어지는 박막의 결합력 강화에도 마찬가지로 적응이 가능하다. 왜냐하면, 이 현상은 결합 계면의 현상이기 때문에, 박리를 위해 박아 넣는 이온은 첩합 계면과는 수백nm~수㎛ 정도 떨어져 있으므로, 접합 계면에서의 현상에 주는 영향은 적기 때문이다.This method is adaptable not only to the thinning by grinding and polishing but also to the strengthening of the bonding strength of the thin film obtained by the ion implantation stripping method. This is because the phenomenon is a phenomenon at the bonding interface, so that the ions injected for peeling are spaced from the bonding interface by several hundreds nm to several 탆, so that the influence on the bonding interface is not so much affected.
여기서, 이온주입 박리법은 양 웨이퍼를 첩합하기 전에, 산화물 단결정 기판(탄탈산리튬 웨이퍼)의 소정 깊이에 이온주입을 행해 두고, 첩합 후 이 이온주입된 위치에서 탄탈산리튬 웨이퍼의 일부를 박리하여 산화물 단결정층(탄탈산리튬층)(20)을 형성하는 방법이다.Here, in the ion implantation delamination method, before the wafers are bonded, ion implantation is performed to a predetermined depth of the oxide single crystal substrate (lithium tantalate wafer), and a part of the lithium tantalate wafer is peeled from the ion implantation position after the bonding Oxide layer (lithium tantalate layer) 20 is formed.
구체적으로는 탄탈산리튬 혹은 니오브산리튬의 웨이퍼에 미리 이온을 주입한 웨이퍼(도너 웨이퍼)와, 지지 웨이퍼로서 석영(유리), Si, 사파이어 등의 저열팽창 계수(탄탈산리튬 및 니오브산리튬과 비교하여 저열팽창 계수)를 가지는 재료를 준비한다. 이 쌍방의 웨이퍼의 표면 거칠기를 RMS로 1.0nm 이하로 하고, 일방 혹은 양방의 웨이퍼에 표면 활성화 처리를 한다. 이 양 웨이퍼를 첩합한 후에 이온주입한 위치에서 도너 웨이퍼의 일부를 박리하여, 탄탈산리튬 혹은 니오브산리튬의 박막을 형성한다. 이에 의해 지지 웨이퍼에 탄탈산리튬 혹은 니오브산리튬의 박막이 지지된 복합 기판(1)이 완성된다. 이때 박리 방법으로서 SiGen법과 같은 기계 박리법이 간편한 방법으로서 들어지지만, 특히 한정은 되지 않는다.Specifically, a wafer (donor wafer) in which ions are previously implanted into a lithium tantalate or lithium niobate wafer and a low thermal expansion coefficient (such as lithium tantalate and lithium niobate) such as quartz (glass), Si, A material having a low thermal expansion coefficient is prepared. The surface roughness of both wafers is set to 1.0 nm or less by RMS, and surface activation processing is performed on one or both of the wafers. A portion of the donor wafer is peeled off at a position where the two wafers are joined and then ion-implanted to form a thin film of lithium tantalate or lithium niobate. This completes the
이러한 제조 방법에 의해, 비정질층(30)에 포함되는 Ar의 편석 및 농도에 의해, 단결정 지지 기판(10)과 산화물 단결정층(20)의 접합 강도를 높인 복합 기판(1)을 얻을 수 있다. 또한, 상기의 제조 방법에 있어서 산화물 단결정 기판으로서 단일 분극인 것을 이용하면, 당해 제조 방법으로 제조한 복합 기판을 표면 탄성파 소자로서 매우 적합하게 사용할 수가 있다. 또, 상기 제조 방법에 있어서 산화물 단결정 기판을 단일 분극화하는 공정을 더 구비하는 경우에도, 마찬가지로 당해 제조 방법으로 제조한 복합 기판을 표면 탄성파 소자로서 매우 적합하게 사용할 수가 있다.According to this manufacturing method, the
〔제1실시예〕[First Embodiment]
제1실시예의 조건을 이하에 나타낸다. 직경 100mm, 두께 0.35mm의 탄탈산리튬 웨이퍼(이하 「LT 웨이퍼」라고도 한다)와 지지 웨이퍼로 되는 Si 웨이퍼를 준비한다. 양 웨이퍼의 표면 거칠기는 RMS로 1.0nm 이하이다. 이들 웨이퍼에 고진공하에 있어서 Ar 빔을 조사하여 표면 활성화를 행한 후 첩합을 행한다. 첩합 후에 LT 웨이퍼를 5㎛까지 박화하고, 각 조건에 의해 열처리를 한다. 각각의 열처리 조건으로 제작된 시료에 대해 필(peel) 테스트를 행한다. 필 테스트는 폴리이미드의 테이프를 붙이고 밀착시킨 후에 벗긴다고 하는 방법이다. 첩합의 결합 강도가 충분하지 않은 경우, 필 테스트를 행하면, 도 4 (a) 및 (b)의 광학 현미경 사진에 나타낸 것 같은 미소한 벗겨짐이 생긴다. 필 테스트의 결과 및 첩합 웨이퍼 각 층의 Ar을 대상 원소로 하는 EDX 검사의 결과를 표 2에 나타낸다.The conditions of the first embodiment are shown below. A lithium tantalate wafer (hereinafter also referred to as " LT wafer ") having a diameter of 100 mm and a thickness of 0.35 mm and a Si wafer serving as a support wafer are prepared. The surface roughness of both wafers is 1.0 nm or less in terms of RMS. These wafers are irradiated with an Ar beam under high vacuum to perform surface activation, and then to perform bonding. After the bonding, the LT wafer is thinned to 5 mu m and subjected to heat treatment under the respective conditions. A peel test is performed on the samples produced under the respective heat treatment conditions. The fill test is a method of sticking a tape of polyimide and peeling it after sticking. When the bond strength of the adhesive is not sufficient, peel test as shown in the optical microscope photographs of Figs. 4 (a) and 4 (b) is produced by the peel test. The results of the peel test and the results of the EDX inspection using Ar of each layer of the bonded wafer as the target element are shown in Table 2.
도 5는 제1실시예에 있어서의 열처리의 조건으로서 500℃, 6시간의 열처리를 행한 후의 복합 기판(1)의 단면 TEM 사진이다. 도 6 (a) 및 (b)는 열처리 전후에서의 비정질층 상태를 나타내는 단면 TEM 사진이다. 500℃, 6시간의 열처리를 행함으로써, point3인 비정질층(30)의 제1비정질 영역(31)의 Ar의 농도가 매우 높게 되어 있는 것을 알 수 있다.5 is a cross-sectional TEM photograph of the
표 1에 나타내는 결과로부터, 첩합의 계면 근방의 Si측(point3)의 Ar 농도가 3원자% 이상, 그 이외의 개소가 3원자% 미만인 것이 높은 결합력을 가지기 위한 조건인 것을 알 수 있다.From the results shown in Table 1, it can be seen that the Ar concentration at the Si side (point 3) in the vicinity of the interface of the adhesion is 3 atomic% or more and the other portions are less than 3 atomic%.
〔제2실시예〕[Second embodiment]
제2실시예에서는 상기 제1실시예에 있어서 LT 웨이퍼 대신에 니오브산리튬 웨이퍼(이하 「LN 웨이퍼」라고도 한다)를 이용하여 마찬가지의 검사를 행한다. 제2실시예의 검사 결과도 제1실시예와 마찬가지다.In the second embodiment, the same inspection is carried out using a lithium niobate wafer (hereinafter also referred to as " LN wafer ") in place of the LT wafer in the first embodiment. The inspection results of the second embodiment are also the same as those of the first embodiment.
〔제3실시예〕[Third Embodiment]
제3실시예에서는 상기 제1실시예에 있어서 Si 웨이퍼 대신에 사파이어 웨이퍼를 이용하여 마찬가지의 검사를 행한다. 제3실시예의 검사 결과도 제1실시예와 마찬가지다.In the third embodiment, a similar inspection is performed using a sapphire wafer instead of the Si wafer in the first embodiment. The test results of the third embodiment are also the same as those of the first embodiment.
〔제4실시예〕[Fourth Embodiment]
제4실시예에서는 상기 제1실시예에 있어서 LT 웨이퍼의 박화로서 이온주입 박리법을 적용한다. 즉, 미리 LT 웨이퍼의 소정 위치에 수소 이온을 박아 넣고, Si 웨이퍼와 첩합 후 기계 박리를 행한다. 그 후 각 조건에 의해 열처리를 하고, 제1실시예와 마찬가지의 검사를 행한다. 제4실시예의 검사 결과도 제1실시예와 마찬가지다.In the fourth embodiment, the ion implantation separation method is applied as the thinning of the LT wafer in the first embodiment. That is, hydrogen ions are put in advance at a predetermined position of the LT wafer, and the apparatus is peeled after bonding with the Si wafer. Thereafter, heat treatment is performed under the respective conditions, and the same inspection as in the first embodiment is performed. The inspection results of the fourth embodiment are also the same as those of the first embodiment.
〔제5실시예〕[Fifth Embodiment]
제5실시예에서는 상기 제4실시예에 있어서 LT 웨이퍼 대신에 LN 웨이퍼를 이용하여 마찬가지의 검사를 행한다. 제5실시예의 검사 결과도 제1실시예와 마찬가지다.In the fifth embodiment, the same inspection is performed using an LN wafer instead of the LT wafer in the fourth embodiment. The inspection results of the fifth embodiment are also the same as those of the first embodiment.
〔제6실시예〕[Sixth Embodiment]
제6실시예에서는 상기 제4실시예와 마찬가지로 LT 웨이퍼의 박화로서 이온주입 박리법을 적용한다. 즉, 미리 LT 웨이퍼의 소정 위치에 수소이온을 박아 넣고, 지지 기판으로서 사파이어 웨이퍼와 첩합 후 기계 박리를 행하였다.In the sixth embodiment, the ion implantation stripping method is applied as thinning of LT wafers as in the fourth embodiment. That is, hydrogen ions were put in advance at a predetermined position of the LT wafer, and the saponified wafer was bonded to the sapphire wafer as a supporting substrate, followed by mechanical peeling.
이와 같이 하여 얻어진 박화 LT 웨이퍼와 사파이어 웨이퍼로 이루어지는 접합 기판의 상기 박화 LT의 두께는 1㎛였다.The thinned LT of the bonded substrate made of the thin LT wafer and the sapphire wafer thus obtained was 1 mu m thick.
다음에 이와 같이 하여 얻어진 박화 LT 웨이퍼와 사파이어 웨이퍼를 500℃, 6시간의 열처리를 한 바, LT 웨이퍼와 사파이어 웨이퍼의 접합 계면의 EDX 검사 결과는 실시예 1의 표 2의 500℃, 6시간 처리의 경우와 마찬가지고, 필 테스트를 실시한 바 벗겨짐은 없는 결과가 얻어졌다.Next, the thin LT wafer and the sapphire wafer thus obtained were subjected to heat treatment at 500 DEG C for 6 hours, and the results of the EDX test at the bonding interface between the LT wafer and the sapphire wafer were as shown in Table 2 of Example 1 at 500 DEG C for 6 hours As a result of the peel test, no peeling was found.
다음에, 상기 박화 LT 웨이퍼를 단일 분극화하기 위해, 상기 박화 LT 웨이퍼와 사파이어 웨이퍼로 이루어지는 접합 기판을 LT의 퀴리점 온도 이상인 700℃로 가열하고, 상기 접합 기판 웨이퍼를 더 강온하는 과정의 700℃~500℃의 사이에, 개략 ＋Z축 방향으로 4000V/m의 전계를 인가하고, 그 후 온도를 실온까지 내리는 처리를 행하였다. 상기 가열과 전계 인가 처리를 한 후의 상기 박화 LT 웨이퍼와 사파이어 웨이퍼로 이루어지는 접합 기판 접합 계면의 EDX 검사 결과는 실시예 1의 표 2의 500℃, 6시간 처리의 경우와 마찬가지고, 필 테스트를 실시한 바 벗겨짐은 없는 결과가 얻어졌다.Next, in order to uniformly polarize the thin LT wafer, the bonded substrate composed of the thinned LT wafer and the sapphire wafer is heated to 700 ° C, which is the Curie point temperature or more of LT, and the temperature of the bonded substrate wafer, An electric field of 4000 V / m was applied in the + Z axis direction approximately in the range of 500 DEG C, and then the temperature was lowered to room temperature. The results of the EDX test on the bonded substrate bonded interface composed of the thin LT wafer and the sapphire wafer after the heating and the electric field application were the same as those in the case of the treatment at 500 ° C for 6 hours in Table 2 of Example 1, No peeling was found.
다음에 상기 접합 기판 웨이퍼를, 중국과학원 성악연구소제 피에조 d33 미터(형식 ZJ－3BN)를 이용하여, 상기 접합 기판 웨이퍼의 주면과 이면에 두께 방향의 수직 진동을 주어 야기시킨 전압 파형을 관측한 바, 웨이퍼의 모든 장소에 있어서 압전 응답을 나타내는 파형이 얻어지고, d33치는 면 내 똑같이 5pC/N이었다.Next, the bonded substrate wafers were observed using a piezo-electric d33 meter (type ZJ-3BN) manufactured by Institute of Vocational Training, Chinese Academy of Sciences, and voltage waveforms caused by vertical vibration in the thickness direction were observed on the main and back surfaces of the bonded substrate wafers , A waveform showing a piezoelectric response was obtained at all places of the wafer, and the d33 value was 5 pC / N in the same plane.
제6실시예의 박화 LT와 사파이어 웨이퍼로 이루어지는 접합 기판은 기판면 내 모두 압전성을 가지기 때문에, 단일로 분극되어 표면 탄성파 소자로서 사용 가능하다는 것이 확인되었다.It was confirmed that the bonded substrate comprising the thinned LT of the sixth embodiment and the sapphire wafer had piezoelectricity in all of the substrate surfaces, and thus could be used as a surface acoustic wave device by being polarized singly.
이상 설명한 것처럼, 본 실시 형태에 관한 복합 기판(1) 및 복합 기판(1)의 제조 방법에 의하면, 압전 재료층과 지지 기판의 첩합에 있어서 충분한 접합 강도를 얻는 것이 가능하게 된다.As described above, according to the
또한, 상기에 본 실시 형태를 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 전술의 각 실시 형태에 대해 당업자가 적당히 구성요소의 추가, 삭제, 설계변경을 행한 것이나, 각 실시 형태의 특징을 적당히 조합한 것도 본 발명의 요지를 구비하고 있는 한 본 발명의 범위에 함유된다.Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to such an example. For example, as long as a person skilled in the art appropriately adds, deletes, or changes the design of each of the above-described embodiments, and appropriately combines the features of the embodiments, the scope of the present invention .
1…복합 기판
10…단결정 지지 기판
20…산화물 단결정층
30…비정질층
31…제1비정질 영역
32…제2비정질 영역One… Composite substrate
10 ... Single crystal supporting substrate
20 ... Oxide single crystal layer
30 ... Amorphous layer
31 ... The first amorphous region
32 ... The second amorphous region
Claims (15)
상기 단결정 지지 기판 상에 설치되고, 제2원소(산소를 제외한다)를 주성분으로 하는 산화물 단결정층과,
상기 단결정 지지 기판과 상기 산화물 단결정층 사이에 설치되고, 상기 제1원소, 상기 제2원소 및 Ar을 포함하는 비정질층을 구비한 복합 기판으로서,
상기 비정질층은,
상기 제1원소의 비율이 상기 제2원소의 비율보다 높게 되는 제1비정질 영역과,
상기 제2원소의 비율이 상기 제1원소의 비율보다 높게 되는 제2비정질 영역을 가지고,
상기 제1비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도는 상기 제2비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도보다 높고, 또한 3원자% 이상인 것을 특징으로 하는 복합 기판.A single crystal supporting substrate having a first element as a main component,
An oxide single crystal layer provided on the single crystal supporting substrate and containing a second element (excluding oxygen) as a main component,
And an amorphous layer provided between the single crystal supporting substrate and the oxide single crystal layer and including the first element, the second element and Ar,
Wherein the amorphous layer comprises
A first amorphous region in which a ratio of the first element is higher than a ratio of the second element;
And a second amorphous region in which a ratio of the second element is higher than a ratio of the first element,
Wherein the concentration of Ar contained in the first amorphous region is higher than the concentration of Ar contained in the second amorphous region and is 3 at% or more.
상기 제2비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도는 3원자% 미만인 것을 특징으로 하는 복합 기판.The method according to claim 1,
And the concentration of Ar contained in the second amorphous region is less than 3 atomic%.
상기 단결정 지지 기판은 실리콘 단결정 기판 및 사파이어 단결정 기판으로 이루어지는 군에서 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 기판.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the single crystal supporting substrate comprises one selected from the group consisting of a silicon single crystal substrate and a sapphire single crystal substrate.
상기 산화물 단결정층은 탄탈산리튬 및 니오브산리튬으로 이루어지는 군에서 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 기판.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the oxide single crystal layer comprises one selected from the group consisting of lithium tantalate and lithium niobate.
상기 산화물 단결정층의 두께는 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 복합 기판.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the oxide single crystal layer has a thickness of 50 占 퐉 or less.
상기 산화물 단결정층은 단일 분극인 것을 특징으로 하는 복합 기판.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the oxide single crystal layer is a single polarization.
상기 Ar에 의해 활성화된 상기 단결정 지지 기판의 표면과, 상기 Ar에 의해 활성화된 상기 산화물 단결정 기판의 표면을 첩합하여, 상기 단결정 지지 기판과 상기 산화물 단결정 기판 사이에 상기 제1원소, 상기 제2원소 및 Ar을 포함하는 비정질층을 형성하는 공정과,
상기 산화물 단결정 기판의 두께를 얇게 하여 산화물 단결정층을 형성하는 공정과,
열처리 공정을 구비하고,
상기 비정질층은,
상기 제1원소의 비율이 상기 제2원소의 비율보다 높게 되는 제1비정질 영역과,
상기 제2원소의 비율이 상기 제1원소의 비율보다 높게 되는 제2비정질 영역을 가지고,
상기 열처리 공정은 상기 제1비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도를 상기 제2비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도보다 높게, 또한 3원자% 이상으로 하는 것을 포함하는 복합 기판의 제조 방법.A step of activating each surface of an oxide single crystal substrate having as a main component a surface of a single crystal supporting substrate containing a first element as a main component and a second element (excluding oxygen)
The surface of the single crystal supporting substrate activated by Ar and the surface of the single crystal oxide substrate activated by Ar are stacked so that the first element and the second element are interposed between the single crystal supporting substrate and the oxide single crystal substrate, And forming an amorphous layer containing Ar,
A step of forming an oxide single crystal layer by thinning the oxide single crystal substrate;
A heat treatment step is provided,
Wherein the amorphous layer comprises
A first amorphous region in which a ratio of the first element is higher than a ratio of the second element;
And a second amorphous region in which a ratio of the second element is higher than a ratio of the first element,
Wherein the heat treatment step comprises increasing the concentration of Ar contained in the first amorphous region to be higher than the concentration of Ar contained in the second amorphous region and further to 3 at% or more.
상기 열처리 공정은 상기 제2비정질 영역에 포함되는 Ar의 농도를 3원자% 미만으로 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 기판의 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the heat treatment step includes adjusting the concentration of Ar contained in the second amorphous region to less than 3 atomic%.
상기 열처리 공정은 상기 비정질층을 150℃ 이상으로 가열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 기판의 제조 방법.9. The method according to claim 7 or 8,
Wherein the annealing process comprises heating the amorphous layer to 150 DEG C or higher.
상기 단결정 지지 기판은 실리콘 단결정 기판 및 사파이어 단결정 기판으로 이루어지는 군에서 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 기판의 제조 방법.10. The method according to any one of claims 7 to 9,
Wherein the single crystal supporting substrate comprises one selected from the group consisting of a silicon single crystal substrate and a sapphire single crystal substrate.
상기 산화물 단결정 기판은 탄탈산리튬 및 니오브산리튬으로 이루어지는 군에서 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 기판의 제조 방법.11. The method according to any one of claims 7 to 10,
Wherein the oxide single crystal substrate includes one selected from the group consisting of lithium tantalate and lithium niobate.
상기 산화물 단결정층을 형성하는 공정은 상기 산화물 단결정 기판의 두께를 50㎛ 이하로 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 기판의 제조 방법.12. The method according to any one of claims 7 to 11,
Wherein the step of forming the oxide single crystal layer includes the step of setting the thickness of the oxide single crystal substrate to 50 mu m or less.
상기 단결정 지지 기판과 상기 산화물 단결정 기판을 첩합하기 전에, 상기 산화물 단결정 기판의 소정 깊이에 이온주입을 하는 공정을 더 구비하고,
상기 산화물 단결정층을 형성하는 공정은 상기 이온주입된 위치에서 상기 산화물 단결정 기판의 일부를 박리하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 기판의 제조 방법.13. The method according to any one of claims 7 to 12,
Further comprising a step of implanting ions at a predetermined depth of the oxide single crystal substrate before the single crystal substrate and the oxide single crystal substrate are bonded,
Wherein the step of forming the oxide single crystal layer includes peeling off a part of the oxide single crystal substrate at the ion implanted position.
상기 산화물 단결정 기판은 단일 분극인 것을 특징으로 하는 복합 기판의 제조 방법.14. The method according to any one of claims 7 to 13,
Wherein the oxide single crystal substrate is a single polarization.
상기 복합 기판의 상기 산화물 단결정층을 단일 분극화하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 복합 기판의 제조 방법.14. The method according to any one of claims 7 to 13,
Further comprising the step of unidirectionally polarizing the oxide single crystal layer of the composite substrate.
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